[发明专利]脉冲电流辅助烧结制备镍基高温合金坯料的装置及方法

权利要求书

1.一种脉冲电流辅助烧结制备镍基高温合金坯料的装置，其特征在于，包括烧结模具、加压装置、脉冲电流发生系统、温控系统和真空系统；

所述烧结模具包括绝缘模腔、两个圆柱活塞以及两个夹头；所述绝缘模腔具有圆柱通腔，所述圆柱通腔的内径与各圆柱活塞的外径相等；各圆柱活塞具有内端和外端，所述两个圆柱活塞的内端分别插入所述圆柱通腔两端且所述两个圆柱活塞之间形成用于容置镍基高温合金粉末的空间；所述两个夹头分别连接于所述两个圆柱活塞的外端；

所述加压装置分别与所述两个夹头连接，用于对所述圆柱通腔中填充的镍基高温合金粉末施加沿所述圆柱通腔轴向的轴向压力；所述脉冲电流发生系统的正极和负极分别接入所述两个夹头，用于控制所述镍基高温合金粉末的烧结温度；所述温控系统用于监测所述镍基高温合金粉末的烧结温度并反馈至所述脉冲电流发生系统；所述烧结模具置于所述真空系统中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各圆柱活塞由高强度且电阻率远小于镍基高温合金粉末的导电体制成；各夹头由高强度高导电性能材料制成；所述绝缘模腔由高耐热性且高温下强度高的绝缘材料制成。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，各圆柱活塞为石墨活塞；各夹头由铜或者不锈钢制成；所述绝缘模腔为石英模腔。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温控系统包括热电偶，所述绝缘模腔中部设有通孔，所述热电偶通过所述通孔深入所述镍基高温合金粉末中。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各夹头为圆盘状，其一端面设有盲孔，另一端面与所述加压装置连接；各圆柱活塞的外端与所述盲孔紧配合连接。

6.一种利用根据权利要求1-5之一所述的装置的脉冲电流辅助烧结制备镍基高温合金坯料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：用润滑剂润滑圆柱通腔内壁和两个活塞表面，之后将镍基高温合金粉末填充于圆柱通腔内；

步骤2：利用真空系统抽真空至圆柱通腔内达到所需真空度，对镍基高温合金粉末进行预压紧；

步骤3：利用加压装置对镍基高温合金粉末施加轴向压力；

步骤4：启动脉冲电流发生系统，将脉冲电流接入烧结模具，使镍基高温合金粉末升温至目标温度；

步骤5：调节脉冲电流强度，将镍基高温合金粉末温度控制在所述目标温度，同时保持所述轴向压力，进行保温保压处理；

步骤6：烧结结束后，关闭电源，使镍基高温合金烧结制件随炉冷却，制备得到镍基高温合金坯料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述润滑剂包括硬脂酸锌丙酮乳浊液。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述真空度小于10^-3Pa；所述轴向压力为50～110MPa，所述目标温度为950～1250℃；保温保压时间为300～600s。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤4中，镍基高温合金粉末升温至目标温度的升温速率为120～600℃/min。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所制备的镍基高温合金坯料直径为4～9mm、长度为20～30mm。